本發(fā)明涉及電磁微波吸收，尤其涉及一種新型多頻段響應(yīng)的mo-ticmxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法及其制得的產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隱身技術(shù)是當(dāng)今國(guó)防軍事領(lǐng)域研發(fā)的重點(diǎn)之一，該技術(shù)可以有效提高軍事裝備的生存、突破和戰(zhàn)斗能力。因此，隱身技術(shù)已經(jīng)成為世界主要軍事強(qiáng)國(guó)的研究重點(diǎn)。此外，隨著5g/6g技術(shù)的發(fā)展和電子設(shè)備的不斷演進(jìn)，電磁污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。因此，開(kāi)發(fā)先進(jìn)高效的電磁吸波材料在國(guó)防軍事和民用領(lǐng)域具有重要戰(zhàn)略意義。

2、碳化物作為一種典型的介電損耗材料，由于其具備良好的熱穩(wěn)定性、高機(jī)械強(qiáng)度、抗氧化性和耐腐蝕性，引起了研究者的極大關(guān)注。其中，碳化鉬是最廣泛使用的金屬碳化物之一，其具備優(yōu)異的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及可控的組成和結(jié)構(gòu)，在電磁吸波領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，過(guò)大的導(dǎo)電性和團(tuán)聚問(wèn)題引起的阻抗失配仍然是單一碳化鉬材料應(yīng)用的障礙。氮化鉬作為另一種具有良好導(dǎo)電性的鉬基金屬化合物，被認(rèn)為是理想的介電材料之一。目前，人們普遍認(rèn)為材料的性能與其微觀結(jié)構(gòu)高度相關(guān)。因此，構(gòu)建具有不同晶體結(jié)構(gòu)的鉬基化合物可能是優(yōu)化阻抗匹配的可行方法，并且還可能為材料提供額外的界面極化和偶極極化。另外，有研究表明，由刻蝕mo2tialc2?max后所形成的mo-tic?mxene中的mo原子占據(jù)最外層，有利于通過(guò)特殊工藝在mo-tic?mxene表面原位形成鉬基化合物，例如硫化物、氧化物、氮化物和碳化物，同時(shí)保留mo-tic?mxene的固有結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)利用mo-tic?mxene中的mo原子來(lái)合成鉬基化合物是可行的，且有助于解決團(tuán)聚問(wèn)題。然而，由于mo-tic?mxene本身是二維層狀結(jié)構(gòu)，易受到范德華力的作用，可能導(dǎo)致堆疊問(wèn)題出現(xiàn)，影響鉬基化合物的大量合成，并影響材料的電磁吸波性能?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)于解決mo-tic?mxene的堆疊問(wèn)題，目前主要是通過(guò)超聲、插層、熔鹽等方法將多層結(jié)構(gòu)變成少層或單層結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)少層mo-tic?mxene來(lái)開(kāi)發(fā)具備優(yōu)異性能的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料具有重要意義。此外，發(fā)現(xiàn)一種低成本、高產(chǎn)量的少層mo-tic?mxene材料的制備方法，以及找到一種簡(jiǎn)單有效的合成鉬基化合物的工藝也是該材料合成的技術(shù)難題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型多頻段響應(yīng)的mo-ticmxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法，通過(guò)原位預(yù)氧化、原位熱處理等工藝，在少層mo-tic?mxene的表面形成大量的moc和mo2n納米顆粒，從而利用原位相變策略調(diào)節(jié)介電損耗能力，為多頻段響應(yīng)的電磁吸波材料的設(shè)計(jì)提供重要的技術(shù)思路和途徑。本發(fā)明的另一目的在于提供利用上述新型多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法制得的產(chǎn)品。

2、本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供的一種新型多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)多層mo-tic?mxene的制備

5、以mo2tialc2?max為原料、濃度為40％的氫氟酸為刻蝕劑，按照質(zhì)量體積比原料∶刻蝕劑＝0.5～1g∶20～60ml一起攪拌混合后，經(jīng)離心收集、洗滌，得到未干燥的多層mo-ticmxene；

6、(2)少層mo-tic?mxene的制備

7、(2-1)以所述未干燥的多層mo-tic?mxene為物料、濃度為5wt％的tmaoh為插層劑，按照質(zhì)量體積比物料∶插層劑＝0.5～1.2g∶20～40ml一起攪拌混合后，經(jīng)離心收集、洗滌，得到去除tmaoh的少層mo-tic?mxene前驅(qū)體；

8、(2-2)按照質(zhì)量體積比少層mo-tic?mxene前驅(qū)體∶去離子水＝0.7～1.5g∶20～30ml，將所述少層mo-tic?mxene前驅(qū)體再次分散到去離子水中一起混合后，經(jīng)離心收集得到上清液，重復(fù)上清液的收集過(guò)程，合并得到的上清液即為少層mo-tic?mxene溶液；

9、(3)少層mo-tic?mxene-o粉末的制備

10、將所述少層mo-tic?mxene溶液在恒溫環(huán)境中進(jìn)行攪拌和冷凝回流后，經(jīng)冷凍干燥，得到少層mo-tic?mxene-o粉末；這樣，利用原位預(yù)氧化工藝獲得少層mo-tic?mxene-o，為下一步原位熱處理工藝中moc和mo2n的形成提供氧化鉬中間相；

11、(4)mo-tic?mxene/moc-mo2n的制備

12、按照質(zhì)量比少層mo-tic?mxene-o∶雙氰胺＝1～2∶0.5～4，將所述少層mo-ticmxene-o粉末、雙氰胺分別放入瓷舟兩端，置于管式爐中，其中雙氰胺置于進(jìn)氣口端、少層mo-tic?mxene-o粉末置于出氣口端；以200～400ml/min的流量通入氬氣，以2℃/min升溫至350～550℃溫度進(jìn)行熱處理1～4h，再以5℃/min升溫至700～850℃溫度進(jìn)行熱處理1～4h，即得到具有多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料。其中，雙氰胺為moc和mo2n的形成提供氣相的碳源和氮源，少層mo-tic?mxene-o中的鉬元素為moc和mo2n的形成提供鉬源。少層mo-tic?mxene-o經(jīng)兩段熱處理工藝，先形成氧化鉬中間相，再與氣相的碳源和氮源分別形成moc和mo2n。

13、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟(1)中攪拌混合的時(shí)間為72～96h；離心收集的轉(zhuǎn)速為3000～8000r/min，離心收集的時(shí)間為5～30min；洗滌的溶液為去離子水，洗滌至ph值≥7。所述步驟(2-1)中攪拌混合的時(shí)間為12～24h，離心收集的轉(zhuǎn)速為10000～13000r/min，離心收集的時(shí)間為5～30min，洗滌的溶液為去離子水，洗滌至ph值≥7；所述步驟(2-2)中離心收集的轉(zhuǎn)速為3000～4000r/min，離心收集的時(shí)間為30～60min；上清液收集過(guò)程的重復(fù)次數(shù)為3～6次。所述步驟(3)攪拌和冷凝回流的溫度為40～50℃，時(shí)間為48～72h；冷凍干燥的時(shí)間為48～72h。

14、本發(fā)明利用上述新型多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法制得的產(chǎn)品，在頻率2～18ghz內(nèi)，匹配厚度1.565～5mm下的反射損耗為-14.8～-65.2db。

15、本發(fā)明具有以下有益效果：

16、(1)本發(fā)明以mo2tialc2?max和雙氰胺為原料，并結(jié)合刻蝕劑、插層劑，采用原位預(yù)氧化和熱處理工藝，在少層mo-tic?mxene納米片的表面原位合成moc和mo2n納米顆粒，調(diào)控材料整體介電性能。本發(fā)明不僅拓展了電磁吸波材料的種類(lèi)，開(kāi)發(fā)出具有多頻段吸收(反射損耗為-14.8～-65.2db)和超薄匹配厚度(1.565～5mm)的電磁吸波材料新品種，通過(guò)傳導(dǎo)損耗和多重界面極化等機(jī)制的協(xié)同效應(yīng)，調(diào)節(jié)材料介電損耗能力，克服現(xiàn)有技術(shù)電磁吸波材料阻抗匹配差、吸收能力弱以及匹配厚度大等問(wèn)題。

17、(2)本發(fā)明以氫氟酸為刻蝕劑，刻蝕掉mo2tialc2?max中的al層，形成多層結(jié)構(gòu)的mo-tic?mxene，為tmaoh插層mo-tic?mxene提供所需的多層mxene結(jié)構(gòu)，為少層mo-ticmxene納米片的形成提供前提條件。

18、(3)本發(fā)明以tmaoh為插層劑，通過(guò)磁力攪拌的方式將tma+離子嵌入到多層mo-ticmxene的層間，擴(kuò)大層間距，以進(jìn)一步將mo-tic?mxene的多層結(jié)構(gòu)變成少層結(jié)構(gòu)。tmaoh插層工藝制備的少層mo-tic?mxene納米片比表面積大、片與片之間的間距較大，這為moc和mo2n納米顆粒的原位合成提供一定的空間。此外，納米顆粒的合成可以有效抑制少層mo-ticmxene的再聚集。

19、(4)本發(fā)明通過(guò)原位預(yù)氧化工藝，其目的在于在少層mo-tic?mxene中引入大量的含氧官能團(tuán)，為下一步熱處理工藝提供氧元素，以達(dá)到經(jīng)熱處理工藝后少層mo-tic?mxene-o會(huì)優(yōu)先形成氧化鉬中間相，再與雙氰胺中的碳和氮元素，進(jìn)行晶相轉(zhuǎn)變，分別形成moc和mo2n。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)原位預(yù)氧化策略在整套工藝流程中不可或缺，只有先進(jìn)行預(yù)氧化工藝后，才能形成moc和mo2n。

20、(5)本發(fā)明反應(yīng)體系中通過(guò)雙氰胺來(lái)提供鉬基化合物合成所需的碳和氮元素，其目的在于將原位熱處理工藝中優(yōu)先形成的氧化鉬中間相轉(zhuǎn)變?yōu)閙oc和mo2n。因此，可通過(guò)調(diào)節(jié)原位熱處理和原位預(yù)氧化工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)mo-tic?mxene/moc-mo2n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制，這有利于拓展損耗路徑、促進(jìn)界面極化和改善介電損耗能力，實(shí)現(xiàn)高效的多頻段響應(yīng)，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)電磁吸波材料阻抗匹配差、吸收能力弱、匹配厚度大以及難以兼顧多頻段吸收等問(wèn)題，為moc和mo2n的形成提供了一種全新方法。

21、(6)本發(fā)明工藝重復(fù)性高、易于控制、成本低，易于推廣和使用。